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文檔簡介
1、智能優(yōu)化配汽工藝技術(shù)研究石要松(中油遼河油田公司,遼寧盤錦124010)摘要:智能優(yōu)化配汽技術(shù)適用于油層滲透率錯綜復(fù)雜或夾層發(fā)育不完全的油井,智能配汽管柱通過對配汽孔道大小調(diào)節(jié)機構(gòu)的設(shè)計來實現(xiàn)根據(jù)各儲層的壓力差異自動調(diào)節(jié)各儲層的吸汽量,實現(xiàn)配注汽量的自動控制和調(diào)節(jié),提高了配汽的準(zhǔn)確性,達(dá)到解決或緩解層間矛盾以及注入蒸汽最合理、最有效的利用的目的。該工藝原理是通過上下密封器 將上下注汽單元分割開,配汽孔道大小調(diào)節(jié)機構(gòu)在各單元地層壓力的作用下自動調(diào)節(jié)配汽孔道的大小,以實現(xiàn)各注汽 單元注汽量按需分配。目前該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于現(xiàn)場,而且取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效果。關(guān)鍵詞:智能優(yōu)化配汽調(diào)節(jié)機構(gòu) 封隔器遼河稠油大多
2、為互層狀油藏,注蒸汽開采是稠油開發(fā)的主體工藝,目前大部分區(qū)塊已經(jīng)進(jìn)入吞吐 小后期,各儲層之間矛盾日漸突出,嚴(yán)重影響油藏的動用程度,主要表現(xiàn)在產(chǎn)油量下降、含水升高等 方面。原有的稠油分層配汽技術(shù)由于缺乏井下測試資料及對儲層實際情況了解不足常常造成配汽暈上 的誤差。分層定量注汽、分層配汽技術(shù)無法滿足吞吐中后期的油藏特點及井況條件對工藝管柱提出的 新的要求,嚴(yán)重影響分層注汽實施效果門,在這種情況下我們提出智能優(yōu)化配汽工藝技術(shù),旨在解決 上述問題,保證稠油注汽生產(chǎn)的順利進(jìn)行,針對實際問題優(yōu)化配汽,實現(xiàn)注汽生產(chǎn)的合理化和最優(yōu)化。1.概況遼河稠油大多為互層狀油藏,注蒸汽開采是稠油開發(fā)的主體工藝技術(shù),目前大
3、部分區(qū)塊已經(jīng)進(jìn)入 吞吐中后期,各儲層之間矛盾日漸突出,嚴(yán)重彫響油藏的動用程度,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:(1) 動用程度差異遼河油田稠油油藏大部分為互層狀油藏,由于層與層z間存在著物性的差異,從而導(dǎo)致多輪注汽 生產(chǎn)后油藏動用不均,高、低滲透層矛盾突出,相互影響,相互干擾,主要表現(xiàn)在注汽壞節(jié)高滲層重 復(fù)吸汽,造成注入蒸汽的浪費,而低滲層無法有效動用,在采出環(huán)節(jié)由于高滲層壓力低、含水相對較 高,抑制了中低滲透層的生產(chǎn)。這種矛盾在多層開采的新、老層之間表現(xiàn)尤為突出,由于老層的干擾, 使新層無法正常生產(chǎn)。(2) 水層影響對于伴有邊底水、夾層水等水層影響的油藏,一旦水層侵入,由于水的流動性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于原油,
4、 刈于進(jìn)水油層來說,原油很難采出,甚至根本采不出,而合采的其它油層也會受到嚴(yán)重抑制,油井一 旦見水,含水在短期內(nèi)就會上升很快,無法對油層形成有效開采。(3) 新、老層相互干擾目前多數(shù)稠油區(qū)塊已經(jīng)進(jìn)入吞吐屮后期,調(diào)補層井逐漸增多,新老層z間存在著兒大差異一動用程度、油層壓力、含水變化等等,多層合采嚴(yán)重制約了新補油層的開發(fā)潛力。這種高低滲透層、新老油層之間的矛盾是非均質(zhì)稠油油藏注蒸汽開采的中后期普遍存在的問題。這種矛盾的存在是影響油藏動用程度的主要因素之一。2.目前工藝技術(shù)通過對生產(chǎn)單元的劃分,在注汽環(huán)節(jié)緩解層間矛盾,排除層間干擾。為了適應(yīng)不同的油藏特點, 遼河油fh開發(fā)出選層注汽、分層注汽、分層
5、配汽等工藝,以達(dá)到分層注汽工藝的優(yōu)化設(shè)計。(1) 選層注汽工藝技術(shù)通過高溫封隔器將所選油層分開,單獨作用,以減少其它油層的影響。主要包括封上注下、封下 注上、封上下注中間工藝,管柱結(jié)構(gòu)如圖1。封上注下封上下注中間圖1選層注汽工藝管柱示意圖封下注上(2) 分層注汽工藝技術(shù)通過優(yōu)化設(shè)計將生產(chǎn)井段分為多個注汽單元,用高溫封隔器實現(xiàn)單元的分割,目前已經(jīng)成功研制岀分層注汽i型、分層注汽ii型、分層配汽等工藝,工藝管柱如圖2。3 智能配汽工藝3. 1智能優(yōu)化配汽工藝技術(shù)原理分層注汽工藝經(jīng)多年的研究、應(yīng)用,比較成熟的有兩種工藝方式:分層配汽、分層注汽。分層配 汽的特點是上、下注汽單元同時注汽,各單元z間注汽
6、量的分配由注汽嘴的大小來控制;分層定量注 汽的特點是先注某一單元,達(dá)到注汽量后再投球封閉該注汽通道,注另一單元。由于該工藝方式各注 汽單元的注汽量是固定的,不需要通過機械的或孔道的大小去控制或調(diào)整,理論上注汽量不存在誤差, 因此稱其為分層定量注汽。智能優(yōu)化配汽是針對變化了的油藏條件而設(shè)計的,其目的是動態(tài)調(diào)整上、下注汽單元注汽孔道, 達(dá)到最理想的分注效果。智能優(yōu)化配汽主要適用于如下地質(zhì)條件:(a)調(diào)補層井:由于受到周圍環(huán)境壓力變化的影響,新老層壓力參數(shù)無法得到準(zhǔn)確的數(shù)值;(b).多輪吞吐后的油井,各層儲層參數(shù)發(fā)生變化,無法得到準(zhǔn)確數(shù)值。分注i型(先下后上)分注ii型(先上后下)分層配汽(同時)圖
7、2分層注汽工藝管柱示意圖3.2管柱設(shè)計為實現(xiàn)智能配汽而設(shè)計的智能優(yōu)化配汽管柱由上分注密封器、伸縮管、自動配汽閥、下分注密封器組成(管柱結(jié)構(gòu)見圖3)。其原理是通過上、下分注密封器將上、下注汽單元分割開,自動配汽閥在各單元地層壓力的作用下自動調(diào)節(jié)注汽孔道的大小,以實現(xiàn)各注汽單元注汽量按需分配。智能優(yōu)化配汽工藝自動配汽閥主要包括上下配汽孔、活塞、彈簧圖3分層注汽工藝管柱示意圖等組成,依據(jù)壓與注汽量的關(guān)系曲線,通過控制節(jié)流孔面積大小,消除油層吸汽壓力對注汽量的影響, 使蒸汽按設(shè)計的比例將流量分配到各注汽單元。3. 3智能優(yōu)化配注設(shè)計計算3. 3.1優(yōu)化計算公式配汽孔面積的計算公式為4 _g“£
8、;(i-兀)阿+兀佰鏟c;qp(p-pj + g;pr(l- x)莎 +j"現(xiàn)設(shè)孔a|初始面積a|(),孔a?初始ft積a???譨后壓力pi,孔a2后壓力pi2,則卜卩="11 - 12;人1 =人10 +aa;人2 =人2()4人;® =(p- p(-(p- pje g;p (1-臨? q嚴(yán)l)g(l - x)阿 +f-20七;()-)»/幾忤 a- i6(«)2)m -卯石+x22 曠c;(£o+aa)s“式中kl、k2配器比例。gtp質(zhì)量流量,kg/s;d管道直徑,m:屮一一孔板膨脹系數(shù);cd一一孔板流量系數(shù);a孔口截面積,n?
9、;x流體中氣體所占比例;p g氣相密度,kg/m3;p |液相密度,kg/m3:p一一管道中壓力,pa;pi孔后壓力,pa。如果知道質(zhì)量流量g及層間配汽比例h、k2,根據(jù)設(shè)計的配器孔面積,就可以求得通過每個配 汽孔的質(zhì)量流量gp,而根據(jù)井筒內(nèi)壓力和干度的分布規(guī)律可以求出相應(yīng)深度下的配汽壓力、干度及 其相應(yīng)的物性參數(shù)。則從式(2)就對以求得與所設(shè)計的配注比例和配汽孔面積改變時相對應(yīng)的柱塞壓 力變化量。3. 3.2修正系數(shù)的確定5p許多研究者通過實驗發(fā)現(xiàn),影響£值的主要因素是氣液相密度比工邑,它是兩相流動中主要的特pl性參數(shù)之一,表征了飽和蒸汽壓力的大小。通過實驗曲線回歸可得p.0.00
10、772 <0.1425 時,pi=36.482-9.329(q丿+ l49pg0.1425 w w 1 時pi£ = l299 + 02101n 佇)(4)pi4. 現(xiàn)場應(yīng)用近兩年的現(xiàn)場應(yīng)用,智能優(yōu)化配汽工藝技術(shù)収得了良好的效果。2003年智能優(yōu)化配汽在歡喜 嶺采油廠現(xiàn)場應(yīng)用12井次,累計增油共計2357.6噸。2004年現(xiàn)場應(yīng)用13井次,累計增油2472.4噸。 2006年共計現(xiàn)場施工11井次,平均單井增油183.2噸,其屮齊40-14-028油井單井增油竟然達(dá)到 t 348.5噸有效天數(shù)達(dá)到了 321天,可見自動配汽工藝技術(shù)的效果非常好,它能充分提高油層的內(nèi)在 潛力,使其達(dá)
11、到最佳的生產(chǎn)效果;另外,齊40-9-31和齊40-8-026兩口油井的效果也是十分明 顯的,累計增油達(dá)到了 232.1噸和247.8噸。從現(xiàn)場實驗的效果來看,該技術(shù)可以實現(xiàn)配汽量的自動 控制和調(diào)節(jié),從而達(dá)到解決或緩解層間矛盾以及注入蒸汽最合理、最有效的利用的目的。5. 結(jié)論及建議經(jīng)過近幾年的研究與現(xiàn)場試驗我們得出如下結(jié)論:(1) 智能優(yōu)化配汽工藝技術(shù)管柱可以實現(xiàn)根據(jù)地層壓力對各注汽單元注汽量的白動調(diào)節(jié),滿足吞吐 屮后期對分層注汽工藝方式的要求,改善了分層配汽的效果;(2) 智能優(yōu)化配汽工藝技術(shù),稠油熱采現(xiàn)場應(yīng)用效果顯著。(3) 智能優(yōu)化配汽工藝技術(shù)目前的應(yīng)用范圍還是比普通的分層注氣工藝技術(shù)小,建議今后技術(shù)得到 進(jìn)一步的改進(jìn),使其應(yīng)用范圍更加廣泛。參考文獻(xiàn):1趙業(yè)衛(wèi).稠油蒸汽吞吐測試技術(shù)及應(yīng)用.遼河油山勘探開發(fā)優(yōu)秀論文京:石油工業(yè)出版社,2(x)5: 3513522張銳.稠油熱采技術(shù)m|.北京:石油工業(yè)出版社,1999: 2312623萬仁溥.采油技術(shù)手冊(下冊)m.
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